WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 31 |

главу «Оценка степени загрязнения вод...»).

Высшие водные растения как индикаторы изменения качества воды наряду с другими организмами находят широкое применение при биологическом анализе и проведении санитарно-гидробиологических исследований. Однако необходимо иметь в виду, что растения обладают довольно широкими географическими и экологическими ареалами, причем в различных физико-географических условиях одни и те же виды могут встречаться в водоемах различного трофического уровня и могут иметь разное индикаторное значение. Поэтому при разовых наблюдениях по присутствию или отсутствию какого-либо вида нельзя давать оценку качества среды. Кроме того, для определенного географического региона или группы водоемов необходимо выбирать виды, проявляющие индикаторные свойства в конкретных условиях. Трудность выявления видов-индикаторов у водных растений связана также с весьма скудными сведениями об экологии и физиологии большинства этих видов (Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод..., 1992).

В «Унифицированных методах исследования качества вод» (1977) приведены списки сапробных организмов, где водные растения распределены по пяти классам сапробности для пресных вод с указанием степени сапробности - s, сапробного индекса - S и индикаторного значения вида - I (табл. 1). (см. также главу «Оценка степени загрязнения вод...»).

Таблица Высшие водные растения в системе сапробности (Sladecek, 1963; Кокин, 1982) Вид Зона S x o p I S Marchantia polymorpha 0 1 8 1 - - 4 1,Riccia glausa 0 - 7 3 - - 4 1,Riccia fluitans 0 - 7 3 - - 4 1,Ricciocarpus natans 0 - 8 2 - - 4 1,Marsupella aquatica x - 0 5 5 - - - 3 0,Marsupella sphacellata x - 0 5 5 - - - 3 0,Drepanocladus aduncus 0 - - 6 4 - - 3 1,Fontinalis antipyretica 0 - 1 5 4 - - 2 1,Cinclidotus aquaticus 0 1 7 2 - - 3 1,Sphagnum sp. 0 - 10 - - - 5 1,Hydrohypnum ochraceum x - 0 5 5 - - - 3 0,Amblystegium riparium 0 - - 5 4 1 - 2 1,Salvinia natans 0 - 9 1 - - 5 1,Equisetum fluviale 0 2 8 - - - 4 0,Isetes lacustris x 9 1 - - - 5 0,Isetes echinospora x - 0 5 5 - - - 4 0,Myriophyllum spicatum - 2 8 - - 4 1,Ceratophyllum demersum - 1 9 - - 5 1,Potamogeton dramineus - 3 7 - - 4 1,Potamogeton lucens - 0 - 6 4 - - 3 1,Potamogeton crispus - 2 8 - - 4 1,Potamogeton perfoliatus - 3 7 - - 4 1,Nuphar luteum - 0 - 5 5 - - 3 1,Nymphaea alba - 0 - 7 3 - - 3 1,Utricularia vulgaris - 2 8 - - 4 1,Spirodela polyrrhiza - 1 8 1 - 4 2,Elodea Canadensis - 2 7 1 - 3 1,Lemna gibba - 1 8 1 - 4 2,Lemna minor - 1 6 3 - 3 2,Lemna trisulca 0 - - 5 5 - - 3 1,Polygonum amphibium - 3 6 1 - 3 1,Hydrocharis morsus 0 - - 5 5 - - 3 1, ranae Sagittaria sagittifolia 0 - - 6 4 - - 3 1, Как видно из таблицы 1, высшие водные растения развиваются в основном в олигосапробной и –мезосапробной зонах. Ксенобиотиками являются только некоторые водные мхи и папоротники, имеющие достаточно высокое индикаторное значение (3-5).

Так что многие виды водных растений могут быть использованы для определения сапробности вод. К олигосапробам относятся рдест блестящий, уруть очередноцветковая, к олиго-–мезосапробам – мох фонтиналис, – мезосапробами являются элодея канадская, ряски, рдесты плавающий и гребенчатым, кубышка желтая, роголистник погруженный, водяной лютик.

Рдест гребенчатый указывает и на –мезосапробность.

Структурную перестройку сообществ гидрофитов и количественную оценку изменения качества воды отражает индекс сапробности S. Этот индекс, рассчитанный для погруженной растительности, хорошо согласуется с лимническими показателями водоема. Погруженная растительность достаточно полно характеризует общее состояние водоемов и изменение в них экологических условий.

Наблюдения за динамикой развития водных растений в водоемах Беларуси позволили Г.С.Гигевичу, Б.П.Власову и Г.В.Вынаеву (2001) установить несколько иную индикаторную значимость гидрофитов (табл. 2) по сравнению с видами-индикаторами, представленными выше.

Таблица Индикаторная значимость основных видов гидрофитов водоемов Беларуси (Гигевич, Власов, Вынаев, 2001) Индикаторы Органи- Ацидо- Эвтрофиро Загрязнение Название вида ческого фика- вания тяжелыми загряз- ции (азот, металлами нения фосфор) Аир обыкновенный + + Частуха + + подорожниковая Шелковник + жестколистный Рдест блестящий + Рдест курчавый + + Роголистник + + + темно-зеленый Роголистник + + + подводный Ситняг игольчатый + Ситняг болотный + Элодея канадская + + Хвощ речной + + Манник плавучий + Манник большой + + Рдест курчавый + + Штукения + + + гребенчатая Водокрас + + обыкновенный Полушник + + озерный Ряска горбатая + + Ряска малая + + Трехдольница + + трехбороздчатая Уруть колосистая + + Кубышка малая + Наибольшей устойчивостью по отношению к возрастающей антропогенной нагрузке характеризуются озера с развитой погруженной растительностью (в основном элодея, рдесты, роголистник, уруть и др.).

Озера этой группы имеют самый богатый и в то же время однородный состав гидрофитов (индекс видового сходства Жаккара 50-75%; см. раздел «Индекс сходства (сравнения)»). Индекс сапробности составляет 1,6-1,8.

Менее устойчивыми к увеличению антропогенной нагрузки являются водоемы с преобладанием в растительном покрове харовых водорослей.

Это, как правило, слабо минерализованные озера с признаками олиготрофии (индекс сапробности 1,5-1,6; коэффициент видового сходства 25-50%).

Слабо минерализованные озера с доминированием олигосапробных видов (полушник озерный, водные мхи) отличаются бедностью и специфичностью видового состава растений (индекс сапробности низкий – 1,2, а коэффициент видового сходства до 25%).



С увеличение биогенной нагрузки (среднегодовая концентрация общего фосфора в пределах 0,05-0,15 мг Р/л) фитопланктон способен конкурировать с погруженными гидрофитами и вызывает «цветение» воды.

Это приводит к уменьшению прозрачности, и в результате - исчезновению отдельных видов растений и сокращению площади зарастания. Удельный вес погруженной растительности снижается до 20-40% массы гидрофитов.

Индекс сапробности возрастает до 1,8-2,0 за счет исчезновения – мезосапробных видов (роголистника, урути, элодеи, широколистных рдестов) и появления –мезосапробных видов (штукении гребенчатой, рдеста курчавого и др.). В таких озерах преобладает воздушно-водная растительность и растения с плавающими листьями.

В озерах, подверженных антропогенному эвтрофированию, погруженная растительность почти полностью отсутствует. Средняя концентрация общего фосфора в них превышает 0,15 мг Р/л, что приводит к интенсивному развитию фитопланктона. Индекс сапробности, рассчитанный по гидрофитам, составляет 2,0-2,3 (Гигевич, Власов, Вынаев, 2001).

ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ СООБЩЕСТВ ПРИБРЕЖНО-ВОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ Водная растительность тесно связана с гидрологическими особенностями водоема, размерами и морфометрией котловины, химическим составом вод, характером и распределением донных отложений и рядом других факторов (Гигевич, Власов, Вынаев, 2001).

Водная растительность развивается главным образом в прибрежье, образуя сплошную или прерывистую полосу вдоль берега различной ширины, вокруг островов и мелей, реже покрывает все ложе водоема. Глубина распространения водных растений зависит от прозрачности воды, изменяясь от 2 до 4 метров, в редких случаях – до 8 метров.

По условиям произрастания специалисты выделяют четыре группы растительных формаций:

- прибрежно-водная, в которой представлены водно-болотные растения;

- воздушно-водная (представлены полупогруженные растения);

- растения с плавающими на поверхности воды листьями;

- погруженные растения.

Каждая группа формаций располагается в определенных местообитаниях и глубинах и образует хорошо выраженные полосы, параллельные берегу.

Обнаружить и точно определить границы полосы макрофитов не всегда возможно из-за их частичного смешивания или отсутствия. Закономерности поясного распространения группировок макрофитов наиболее четко проявляются в мелководных озерах простой формы строения котловины. В озерах с высокой прозрачностью воды наибольшее распространение имеет пояс погруженных растений. Сплошное зарастание с преобладанием надводных растений свойственно мелководным эвтрофным и дистрофирующим водоемам.

Сообщества прибрежно-водных растений, как и других групп организмов, подвержены направленным изменениям, называемым сукцессией.

Для средней полосы России характерно резкое изменение по сезону погодных и гидрологических условий, нарушающих динамическое развитие сообществ, что приводит к сезонной динамике их развития.

Сукцессия (от лат. successio – преемственность, наследование) закономерный направленный процесс изменения сообществ в результате взаимодействия организмов между собой и абиотической средой. При этом одни сообщества последовательно сменяются другими. В отсутствии внешних нарушающих процессов сукцессия представляет собой направленный и, следовательно, предсказуемый процесс. Термин «сукцессия» предложен Ф.Клементсом (1916).

Различают два типа сукцессий:

- автогенные – изменения определяются преимущественно внутренними взаимодействиями, то есть причина сукцессии заключена в самом сообществе (например, благодаря растительности происходит накопление торфа, в результате чего водоем постепенно превращается в болото);

- аллогенные - сукцессии наблюдаются при изменении среды под действием внешних причин (например, понижение уровня грунтовых вод и др.).

Сукцессия включает все смены, начиная с заселения оголенной территории пионерской растительностью или изменения направления развития растительности и кончая стабилизированными системами (сообществами) известными под названием климакса. Примером является, в частности, образование болот при заболачивании лесов или зарастании водоемов.

Развитие экосистемы, называемое экологической сукцессией, определяется следующими параметрами (Одум, 1975):

- это упорядоченный процесс развития сообщества, связанный с изменениями во времени видовой структуры и протекающих в сообществах процессах;

- сукцессия происходит в результате изменения физической среды под действием сообщества, так как сукцессия контролируется сообществом;

несмотря на то, что физическая среда определяет характер и скорость сукцессии, часто устанавливает пределы, до каких может дойти развитие;

- кульминацией развития является стабилизированная экосистема, в которой на единицу имеющегося потока энергии приходится максимальная биомасса и максимальное количество симбиотических связей между организмами.

Таким образом, физические факторы определяют характер сукцессии, и в то же время не являются ее причиной. Важнейшее условие осуществления сукцессии – поддержание несбалансированности между средой и активностью организмов, слагающих это сообщество.

Возможность осуществления сукцессии обеспечивается потоком энергии, которая проходит через экосистему. Замещение видов в сукцессиях вызывается тем, что популяции, стремясь модифицировать окружающую среду, создают условия, благоприятные для других популяций. Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие между биотическими и абиотическими компонентами системы.





Переходные сообщества называются стадиями развития, а стабилизированная система – климаксом.

Одним словом, «стратегия» сукцессии в сообществе в своей основе сходна со «стратегией» длительного эволюционного развития биосферы:

усиление контроля над физической средой в том смысле, что система достигает максимальной защищенности от резких изменений среды. Кроме того, развитие экосистемы во многом аналогично развитию отдельного организма (Одум, 1975).

Степень и скорость зарастания водоемов разного трофического уровня определяется следующими показателями (Гигевич, Власов, Вынаев, 2001):

- водоемы эвтрофного типа – прежде всего их морфометрией;

- мезотрофные водоемы с признаками олиготрофии и дистрофии – гидрохимическими характеристиками вод;

- мезотрофные водоемы – совокупностью их морфометрических и гидрохимических характеристик;

- низкоминерализованные водоемы – сочетанием морфометрических показателей, составом донных отложений и развитием фитопланктона.

Таким образом, наблюдается зависимость интенсивности развития прибрежно-водной растительности с лимническими характеристиками водоемов. Исходя из этого можно считать, что степень развития водной растительности и ее видовой состав является индикатором состояния экосистемы.

Прибрежно-водная растительность осуществляет в процессе своего развития автотрофную первичную сукцессию (Рис. 2). При этом растительные сообщества располагаются кольцеобразными поясами по периметру водоема, причем каждому поясу в зависимости от прозрачности воды соответствует определенная глубина.

Во внешнем кольце, в периодически обсыхающем мелководье, располагаются заросли крупных осок, ситняга и различного полуболотного разнотравья – вахты, частухи, стрелолиста, кизляка, ежеголовника, камыша озерного и др. Здесь образуется осоковый или смешанно-травяной торф.

Далее, до глубины трех метров, идет пояс высоких зарослей тростника, камыша, хвоща и др. Здесь откладывается тростниковый, камышовый или хвощовый торф.

До глубины пяти метров расположена зона погруженных растений с плавающими на поверхности воды листьями – кувшинки, кубышки, водяной орех, а еще глубже – рдест плавающий. Здесь образуется сапропелевый торф – темный торфяной ил с остатками корневищ и других крупных частей растений.

Далее следует пояс погруженных растений, заполняющий стеблями и листьями всю толщу воды. Это зона обитания урути, роголистника и широколистных рдестов. За ними располагается пояс подводных лугов из растений, не достигающих поверхности воды, - водорослей (хара, нителла) и некоторых узколистных рдестов. Наконец, последний пояс – зона обитания микроскопических бентосных водорослей - синезеленых, зеленых и диатомовых. Во всех последних поясах откладывается уже настоящий сапропель (или гиттия).

По мере накопления сапропеля, сапропелевых торфов и торфа уровень дна повышается, а пояс растительности продвигаются в глубь озера. Пояс погруженных растений надвигается на центральную часть озера, а его место занимают предыдущие пояса. Через определенное время окно открытой воды сохраняются только в центре водоема, а затем и оно зарастает. Таким образом, озеро окончательно превращается в болото.

Начальная стадия образования такого болота – это осоковая растительность с тростниковыми зарослями в его середине.

Несомненно, процесс заболачивания водоемов протекает достаточно долго. Однако при эвтрофировании водоемов (поступлении биогенных соединений и органических веществ) скорость этого процесса резко возрастает; зарастание водоема протекает буквально на глазах.

Такой путь зарастания типичен для лесной и степной зоны, так как в водоемах тундры прибрежно-водные растения развиваются плохо из-за низкой температуры. Однако и в лесной зоне так, как описано выше, зарастают лишь мелководные и неподверженные волнению водоемы. В любом случае необходимым условием интенсивного зарастания водоемов является их обмеление. В больших и глубоких водоемах прибрежные заросли (или же сплавины), заняв участок у берега, дальше практически не продвигаются.

Процессы зарастания широко развиты в водохранилищах (хотя и носят локальный характер), в которых имеются обширные мелководья и происходит периодическое понижение уровня воды (Ниценко, 1967, 1972).

Водоемы могут зарастать и путем образования сплавин (так называемого зыбуна), когда с берега к середине водоема по поверхности воды наплывает слой мхов и сосудистых растений (рис. 3). Сплавина обычно связана с берегом. Надводные сплавины называются нарастанием.

Они могут образовываться лишь в небольших водоемах при постоянном уровне воды, отсутствии ветра, волнения и донного газоотделения, так как все это разрушает нарастающую сплавину (Ниценко, 1967).

В ранних работах такой тип зарастания считался достаточно распространенным, однако дальнейшие исследования (БогдановскаяГиэнеф, 1949) показали, что большинство сплавин на самом деле являются надиловыми. При изменении уровня воды в водоеме последние всплывают и создают видимость надводных нарастаний.

Надводные сплавины возникают сначала у берега. Затем они продвигаются в глубь озера, постепенно нарастая в толщину. Отмершие остатки растений падают на дно, образуя торфяной ил.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 31 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.